用于差分遷移譜儀的射流注射器入口的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行差分遷移譜儀DMS的方法及設(shè)備，其包含減少離子在由所述DMS產(chǎn)生的邊緣場(chǎng)內(nèi)部所耗費(fèi)的時(shí)間量。所述設(shè)備包含入口電極板，其密封地接合到所述DMS的入口，且與所述DMS的平行板電極電分離，所述入口電極板具有用于允許離子橫越到所述DMS中的孔隙；其中所述孔隙的橫截面積小于離子路徑的橫截面積，所述離子路徑位于所述DMS的所述兩個(gè)平行板電極之間。所述入口電極板還可具有施加到所述入口電極板以用于離子的聚焦的聚焦電勢(shì)。
【專利說明】
用于差分遷移譜儀的射流注射器入口
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)案
[0002] 本申請(qǐng)案主張2013年12月31日申請(qǐng)的序列號(hào)為61/922,275的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案及 2014年2月4日申請(qǐng)的序列號(hào)為61/935，741的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)益，兩個(gè)申請(qǐng)案的全 部?jī)?nèi)容特此W引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本文中的教示設(shè)及將離子引入到差分遷移譜儀中的設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 基于氣體中的遷移系數(shù)的差異，基于離子遷移的分析方法在高壓條件下分離及分 析離子(相較于質(zhì)譜儀）。差分遷移譜儀(DMS)(比如傳統(tǒng)飛行時(shí)間離子遷移譜儀(IMS))基于 離子的遷移特性而分離及分析離子，但提供正交離子特性化。在IMS中，基于離子物種橫截 面而發(fā)生離子分離，在DMS中，基于a參數(shù)而發(fā)生離子分離，a參數(shù)與不同強(qiáng)度的電場(chǎng)中的離 子遷移系數(shù)的差異相關(guān)。離子被脈動(dòng)到IMS中且傳遞通過漂移管，同時(shí)經(jīng)受恒定電場(chǎng)。隨著 離子傳遞通過漂移區(qū)，離子可與漂移氣體分子相互作用。運(yùn)些相互作用對(duì)于樣本的每一離 子物種是特定的，且取決于經(jīng)分析的離子物種的橫截面，從而導(dǎo)致基于不僅僅是質(zhì)/荷比的 離子分離。歸因于碰撞橫截面的差異，不同離子物種具有朝向檢測(cè)器板的不同漂移速度，從 而產(chǎn)生不同到達(dá)(或漂移)時(shí)間。
[0005] 與此對(duì)比，在飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(ToF-MS)的無碰撞真空條件下，離子通過MS飛行管 的飛行時(shí)間僅由離子的質(zhì)荷比(m/z)確定。
[0006] DMS類似于IMS之處在于離子是在環(huán)境壓力條件下在漂移氣體中分離。然而，不同 于IMS, DMS使用施加于至少兩個(gè)平行電極之間的不對(duì)稱電場(chǎng)波形，離子W連續(xù)方式傳遞通 過所述至少兩個(gè)平行電極，在輸送氣體流動(dòng)流中掠過。在垂直于輸送氣體流動(dòng)流的方向而 定向的強(qiáng)不對(duì)稱波形RF電場(chǎng)的效應(yīng)下發(fā)生離子分離。電場(chǎng)波形通常在所述波形的高場(chǎng)部分 處具有短持續(xù)時(shí)間且接著在處于相對(duì)極性的低場(chǎng)持續(xù)時(shí)間處具有較長(zhǎng)時(shí)間。高場(chǎng)及低場(chǎng)部 分的持續(xù)時(shí)間經(jīng)施加使得施加到DMS過濾器電極的凈電壓(針對(duì)一個(gè)完整周期的平均電壓） 為零。在運(yùn)些條件下，具有不同場(chǎng)依賴遷移系數(shù)的離子歸因于其a參數(shù)而具有不同軌跡。
[0007] 在一些情況下，DMS已與質(zhì)譜儀(MS)進(jìn)行接口連接W向MS提供正交分離方法。包含 兩種正交方法的此組合利用DMS的大氣壓力、氣相及連續(xù)離子分離能力，W及DMS-MS系統(tǒng)的 增強(qiáng)型分析能力。
[000引通過將DMS與MS進(jìn)行接口連接，已增強(qiáng)樣本分析的眾多區(qū)域，其包含蛋白質(zhì)組學(xué)、 膚/蛋白質(zhì)構(gòu)形、藥物動(dòng)力學(xué)及代謝分析。除了醫(yī)藥及生物技術(shù)應(yīng)用之外，基于DMS的分析儀 還已用于痕量級(jí)爆炸物檢測(cè)及石油監(jiān)測(cè)。
[0009]在DMS遷移單元之前添加逆流氣體流動(dòng)的情況下，DMS裝置的分辨率會(huì)改進(jìn)。在圖1 中舉例說明此類配置。通過將簾板放置于DMS的入口之前且施加 DC電勢(shì)（通常為500到 1500V)來建立簾氣體W推進(jìn)離子跨越簾板孔隙與DMS入口之間的間隙。另外，此方法已被證 明為有助于在遷移率分析儀之前提供有效離子解溶劑化。
[0010] 已發(fā)現(xiàn)，主要地在將離子引入于DMS分析間隙中期間發(fā)生離子損失。此源于邊緣電 場(chǎng)的存在，所述邊緣電場(chǎng)源于DMS的分析間隙中的疊加分離(RF)及補(bǔ)償化C)電場(chǎng)的存在。另 夕h還已發(fā)現(xiàn)，將離子引入到DMS單元中的效率可受到所施加的分離及補(bǔ)償電壓的絕對(duì)值影 響，其導(dǎo)致改變由系數(shù)遷移率、極性及電場(chǎng)依賴性(a參數(shù)）區(qū)分的離子的有效軌跡。在一些 裝置中，舉例來說，在具有窄分析間隙的系統(tǒng)中，此使其自身表現(xiàn)為在W透明模式(其中不 施加不對(duì)稱或補(bǔ)償電壓)使用時(shí)所測(cè)量的顯著縮減的信號(hào)，且引入具有高遷移系數(shù)的離子 與具有低遷移系數(shù)的離子之間的離子傳輸?shù)膮^(qū)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在各種實(shí)施例中，在DMS的入口或/及出口上存在邊緣電場(chǎng)會(huì)不可避免地減少通過 分析間隙的離子傳輸系數(shù)。此非想要的效應(yīng)取決于DMS傳感器的許多參數(shù):分析間隙的物理 大小、通過間隙的離子的線速度(輸送氣體流動(dòng)速率）、用于離子匯集的電極的幾何形狀，及 經(jīng)分析的離子物種的遷移率。
[0012] 在各種實(shí)施例中，我們已發(fā)現(xiàn)，可通過縮減離子在DMS的有害區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間來實(shí) 現(xiàn)邊緣電場(chǎng)區(qū)的區(qū)域中的離子損失的減少。我們建議兩種方式來增強(qiáng)通過分析間隙的離子 傳輸:a)首先是經(jīng)由使用快速注射，其通過提供迅速地將離子注射到DMS單元的入口中的氣 體束射流而將離子快速地注射到分析間隙中；及/或b)在入口之前的區(qū)域中（在邊緣電場(chǎng)為 活動(dòng)的區(qū)域中）預(yù)聚焦離子，且將其聚焦朝向分析間隙的中屯、軸。在此實(shí)施例中，歸因于額 外聚焦RF電場(chǎng)的諧波疊加效應(yīng)而發(fā)生離子引入，輸送氣體流動(dòng)，且促進(jìn)離子到分析間隙中 的射流注射。氣體束或射流用于克服存在于入口處的有害場(chǎng)，使得離子有效地注射到DMS單 元中。離子聚焦將離子束擠壓到分析間隙的軸，其中縮減有害邊緣電場(chǎng)的效應(yīng)。在一些實(shí)施 例中，可通過在遷移率分析儀(其同時(shí)用于形成適當(dāng)（通過調(diào)整其孔隙)射流)之前提供屏蔽 電極而最小化且甚至從DMS單元的入口移除有害邊緣場(chǎng)的效應(yīng)?？蓪㈩~外電極密封到DMS組 合件中，其同時(shí)提供屏蔽及束/射流形成?？蓪怏w束或射流引導(dǎo)到DMS單元的中屯、軸中W 確保大體上從DMS狹槽前部處的絕緣表面移除目標(biāo)離子物種。
[0013] 在各種實(shí)施例中，提供一種差分遷移設(shè)備，其包括:外殼，其具有入口及出口；至少 兩個(gè)平行板電極，其安置于所述外殼內(nèi)且彼此分離達(dá)固定距離，所述兩個(gè)電極之間的容積 界定離子路徑，離子從所述入口通過所述離子路徑流動(dòng)到所述出口，所述離子路徑具有垂 直于離子流動(dòng)方向的橫截面區(qū)域；電壓源，其用于將RF及DC電壓提供到所述平行板電極中 的至少一者W產(chǎn)生電場(chǎng)，所述電場(chǎng)用于基于遷移特性而傳遞通過選定離子物種;漂移氣體 供應(yīng)器，其用于供應(yīng)通過所述入口流動(dòng)到所述出口的氣體;及至少一個(gè)入口電極板，其密封 地接合到所述入口，且與所述平行板電極電分離，所述至少一個(gè)入口電極板具有用于允許 離子及所述氣體橫越到所述外殼中的孔隙，其中所述孔隙的橫截面區(qū)域小于所述離子路徑 的橫截面區(qū)域。
[0014] 在各種實(shí)施例中，提供一種分析差分遷移裝置中的離子的方法，所述裝置具有產(chǎn) 生電場(chǎng)的兩個(gè)平行板電極，所述方法包括:將離子引入到漂移氣體中且將所述漂移氣體引 導(dǎo)朝向所述差分遷移裝置的入口；隨著所述漂移氣體進(jìn)入所述差分遷移裝置而將所述漂移 氣體加速且一旦所述漂移氣體已進(jìn)入所述差分遷移裝置就將所述漂移氣體減速;使用所述 差分遷移裝置對(duì)所述離子執(zhí)行差分遷移分離;及檢測(cè)所述離子。
[0015] 在各種實(shí)施例中，提供一種差分遷移過濾器設(shè)備系統(tǒng)，其包括：電離源，其用于產(chǎn) 生離子;簾室，其由至少一個(gè)簾板界定，所述簾板含有簾板孔隙，所述離子流動(dòng)通過所述簾 板孔隙；簾氣體供應(yīng)器，其與所述簾室進(jìn)行流體連通;外殼，其安置于所述簾室內(nèi)，所述外殼 具有開口及出口，所述開口與出口之間的容積界定離子路徑，所述離子路徑大體上與所述 簾板孔隙成一直線且所述開口與所述簾室進(jìn)行流體連通;至少兩個(gè)平行板電極，其安置于 所述外殼內(nèi)且在所述離子路徑的任一側(cè)上彼此相對(duì)地定向且分離達(dá)固定距離；電壓源及控 制器，其用于向所述平行板電極中的至少一者提供RF及DC電壓W產(chǎn)生電場(chǎng)，所述電場(chǎng)用于 基于遷移特性而傳遞通過離子的選定部分;至少一個(gè)入口電極板，其密封地接合到所述開 口，且與所述平行板電極電分離，所述至少一個(gè)入口電極板具有用于允許離子及所述氣體 橫越到所述外殼中的孔隙，其中所述孔隙的橫截面區(qū)域小于所述離子路徑的橫截面區(qū)域。
[0016] 在各種實(shí)施例中，所述差分遷移設(shè)備可W透明模式操作。
[0017] 在各種實(shí)施例中，所述一個(gè)入口電極板為可移除的。
[0018] 在各種實(shí)施例中，所述孔隙包含于虹膜光圈內(nèi)且為可調(diào)整的W改變通過所述入口 的氣體流量。
[0019] 在各種實(shí)施例中，所述至少一個(gè)入口電極板與所述平行板電極電分離，且其中控 制器及發(fā)電機(jī)連接到所述至少一個(gè)入口電極板W用于施加 RF聚焦電勢(shì)及/或DC電勢(shì)。
[0020] 在各種實(shí)施例中，所述差分遷移設(shè)備進(jìn)一步包括真空源，所述真空源定位于所述 平行板電極下游。
[0021] 在各種實(shí)施例中，所述外殼由界定簾室的簾板環(huán)繞，且所述簾室與向所述簾室提 供簾氣體的簾氣體供應(yīng)器進(jìn)行流體連通，其中所述簾室中的所述簾氣體變?yōu)樗銎茪怏w 供應(yīng)器，所述簾室具有至少一個(gè)孔隙，其允許離子流動(dòng)通過所述至少一個(gè)孔隙。
[0022] 在各種實(shí)施例中，所述孔口為圓形或狹縫狀。
[0023] 在各種實(shí)施例中，所述兩個(gè)電極板密封地接合到所述入口，且所述兩個(gè)電極板中 的每一者與所述平行板電極電絕緣且所述兩個(gè)電極板中的每一者彼此電絕緣，所述兩個(gè)電 極板中的每一者連接到RF源及控制器W用于產(chǎn)生RF聚焦場(chǎng)。
[0024] 在各種實(shí)施例中，所述漂移氣體的所述加速包括將所述漂移氣體傳遞通過界定于 密封地接合到所述平行板的面的一或多個(gè)電極板內(nèi)的孔隙，且通過使所述漂移氣體在離開 所述孔隙后就膨脹來執(zhí)行所述漂移氣體的所述減速，其中所述孔隙的橫截面小于所述差分 遷移裝置的所述入口的橫截面。
[0025] 在各種實(shí)施例中，所述漂移氣體的所述加速還包括在所述兩個(gè)平行板電極下游應(yīng) 用抽吸，所述抽吸是由真空源提供。
[0026] 在各種實(shí)施例中，所述差分遷移裝置僅使用DC電壓而操作。
[0027] 在各種實(shí)施例中，所述差分遷移裝置由界定簾室的簾板環(huán)繞，且所述簾室與向所 述簾室提供簾氣體的簾氣體供應(yīng)器進(jìn)行流體連通，其中所述簾氣體變?yōu)榱鲃?dòng)到所述差分遷 移裝置中的所述漂移氣體，且所述簾板具有至少一個(gè)孔隙，其允許離子流動(dòng)通過所述至少 一個(gè)孔隙。
[0028] 在各種實(shí)施例中，將RF聚焦電勢(shì)施加到所述一或多個(gè)電極板W用于所述離子的聚 焦。
[0029] 在各種實(shí)施例中，所述入口電極位置包括虹膜光圈，所述虹膜光圈界定所述孔隙 且為可調(diào)整的W改變通過所述開口的氣體流量。
[0030] 在各種實(shí)施例中，所述離子路徑的橫截面區(qū)域經(jīng)界定為所述平行板電極之間的距 離乘所述平行板電極的寬度。
[0031 ]在各種實(shí)施例中，所述設(shè)備僅使用DC電壓而操作。
[0032] 在各種實(shí)施例中，RF控制器及發(fā)電機(jī)連接到所述入口電極板W用于施加RF聚焦電 勢(shì)。
[0033] 在各種實(shí)施例中，所述設(shè)備進(jìn)一步包括真空源，所述真空源連接于所述兩個(gè)平行 板電極下游，所述真空源用于加速簾氣體流動(dòng)到所述外殼中且通過所述外殼。
[0034] 在各種實(shí)施例中，所述設(shè)備進(jìn)一步包括額外裝置，所述額外裝置可操作地禪合到 所述出口，其中所述額外裝置是選自質(zhì)譜儀、拉曼譜儀及另一DMS裝置。
[0035] 在各種實(shí)施例中，兩個(gè)入口電極板密封地接合到所述入口，所述兩個(gè)入口電極板 彼此電絕緣，所述入口電極板中的第一者界定第一切口部分且所述入口電極板中的第二者 界定第二切口部分，所述第一切口部分及所述第二切口部分協(xié)作W形成所述孔隙。
[0036] 在各種實(shí)施例中，RF聚焦電勢(shì)從所述第一入口電極板施加到所述第二入口電極 板。
【附圖說明】
[0037] 圖1描繪典型DMS裝置的布局。
[0038] 圖2描繪常規(guī)DMS裝置的入口處的離子軌跡的視圖。
[0039] 圖3描繪針對(duì)常規(guī)DMS裝置的入口處的不同離子物種的離子軌跡的替代視圖。
[0040] 圖4描繪本教示的實(shí)施例中的入口處的離子軌跡的視圖。
[0041] 圖5描繪本教示的替代實(shí)施例中的入口處的離子軌跡的視圖，其展示朝向分析間 隙的軸的離子匯集/聚焦。
[0042] 圖6描繪DMS電極的入口處的離子束的污染效應(yīng)。
[0043] 圖7描繪對(duì)DMS的邊緣效應(yīng)的屏蔽對(duì)苯甲酯芽子堿響應(yīng)的影響，借助于小非優(yōu)化的 0.5mm的射流注射器。
[0044] 圖8描繪對(duì)不同射流注射器配置的峰值寬度的影響。
[0045] 圖9展示借助于常規(guī)DMS裝置及各種射流模式注射器的若干化合物的MRM信號(hào)。
[0046] 圖10描繪W不同注射器裝置孔隙直徑的化合物混合物的平均半峰全寬(FW歷)標(biāo) 繪圖。
[0047] 圖11描繪相較于常規(guī)DMS裝置的3.5mm(優(yōu)化)注射器孔隙的電離圖強(qiáng)度。
[0048] 圖12描繪相較于常規(guī)DMS裝置的借助于3.5mm(優(yōu)化)注射器的若干分析物的標(biāo)準(zhǔn) 化電離圖。兩種情況下的補(bǔ)償電壓是類似的。
[0049] 圖13描繪使用具有及不具有化學(xué)改性劑的射流注射器電極所分析的化合物利血 平及氯米帕明的電離圖。
[0050] 圖14描繪借助于常規(guī)DMS(左條塊)及根據(jù)本教示而修改的DMS(右條塊）的九種化 合物及W各種分離電壓值的強(qiáng)度跡線的一系列標(biāo)繪圖。
[0051] 圖15描繪使用常規(guī)DMS及根據(jù)本教示的DMS的脯氨酸及鄉(xiāng)氨酸分析物（高遷移系 數(shù))的電離圖。
[0052] 圖16描繪使用各種條件及設(shè)備的=挫的數(shù)據(jù)。
[0053] 圖17描繪在較高樣本流動(dòng)速率下使用各種條件及設(shè)備的=挫的電離圖。
[0054] 圖18描繪本射流輔助教示的實(shí)施例。
[0055] 圖19描繪本射流輔助教示的替代實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0056] 圖1描繪典型DMS裝置10的配置。外殼11環(huán)繞兩個(gè)平行電極12,其中可施加不對(duì)稱 電壓及補(bǔ)償電壓。所述兩個(gè)電極之間的空間界定具有容積的分析間隙。外殼11具有入口 13 (離子及氣體可流動(dòng)至入口 13中）及出口 14。入口與出口之間的區(qū)域界定路徑15,離子流動(dòng) 通過路徑15。進(jìn)入外殼11的離子16在兩個(gè)平行電極12之間傳遞，其中離子16經(jīng)受可分離具 有不同離子遷移性質(zhì)的離子的不對(duì)稱及補(bǔ)償場(chǎng)。
[0057] 應(yīng)理解，電極12連接到合適的電源及控制器，其允許通過電極12產(chǎn)生RF及DC場(chǎng)。雖 然本文中使用相同標(biāo)識(shí)符來描述電極12,但應(yīng)了解，所述電極可經(jīng)配置使得可單獨(dú)地將單 獨(dú)的RF及/或DC電勢(shì)傳輸?shù)剿鰞蓚€(gè)電極中的每一者，使得所述一對(duì)電極個(gè)別地作為不同 電極而操作。
[005引由簾板18界定的簾室17環(huán)繞外殼11。簾板18含有直接與外殼13的入口成一直線的 開口。簾氣體供應(yīng)器20由導(dǎo)管21流體連接到簾室17,且將簾氣體供應(yīng)到簾室17。簾氣體填充 簾室，且流出簾室17的開口 19且流入外殼11的開口 13。外殼11經(jīng)配置使得簾氣體可借助于 外殼開口 13而僅進(jìn)入及流過平行電極12。進(jìn)入外殼11的簾氣體變?yōu)槠茪怏w，且在兩個(gè)平 行板電極12之間流動(dòng)且通過外殼出口 14離開外殼11。
[0059] 來自合適電離源（例如電噴霧、化學(xué)品、MALDI等等）的離子16接近簾室17的入口 19,其中離子16傳遞通過來自離開的簾氣體的逆流流動(dòng)，此有助于所述離子的干燥。從合適 源施加到簾板18的電壓將離子16跨越簾板18與入口 13之間的間隙推進(jìn)到外殼11。在進(jìn)入外 殼11后，離子16就在漂移氣體中掠過，且施加到平行電極12的不對(duì)稱電壓致使基于離子遷 移性質(zhì)而分離離子。離子16及漂移氣體繼續(xù)沿著離子路徑15向下行進(jìn)到出口 14,其中離子 可被檢測(cè)或經(jīng)受另外過程或裝置作用(例如質(zhì)譜術(shù)）。
[0060] 圖2描繪在常規(guī)配置中簾板18的開口 19及到外殼11的入口 13W及離子軌跡30的簡(jiǎn) 化視圖。兩個(gè)平行板電極12及簾板邊界18連同產(chǎn)生離子16的流的電噴霧離子源噴霧器的尖 端一起被展示。離子16傳遞通過簾板18且最終到達(dá)由兩個(gè)平行電極12組成的DMS單元22的 入口 13。在簾板18( W約500V)與DMS入口 13之間建立的電場(chǎng)為發(fā)散的，從而引起到DMS 22中 的較低離子傳輸。特定來說，初始十五個(gè)流中的僅兩個(gè)離子流進(jìn)入DMS 22。剩余流撞擊平行 板電極12的前面且被移除。
[0061] 圖3展示針對(duì)五個(gè)不同離子由于將不同DC電勢(shì)施加到兩個(gè)DMS電極12(即，補(bǔ)償電 壓)所致的對(duì)通過邊緣場(chǎng)的離子軌跡(31、32、33、34、35)的影響的更詳細(xì)視圖。所述軌跡證 明歸因于施加不對(duì)稱場(chǎng)的離子的振蕩性質(zhì)。中線點(diǎn)41上方的=個(gè)軌跡(31、32、33)表示帶正 電的離子，且中線41點(diǎn)下方的兩個(gè)軌跡(34、35)表示帶負(fù)電的離子。在此圖中，在進(jìn)入含有 兩個(gè)平行板電極12的DMS單元22之前，離子傳遞通過簾板18的孔隙19,且接著傳遞通過壁40 在其它方面與簾板孔隙19具有相同寬度且充當(dāng)非導(dǎo)電絕緣體所處的區(qū)。將正DC補(bǔ)償電壓 (CoV)施加到底部電極，且源于此施加的邊緣場(chǎng)影響離子在傳遞通過簾板孔隙19之后不久 的運(yùn)動(dòng)。正離子被偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離底部板，且負(fù)離子被吸引朝向底部板，從而引起不同極性離子在 進(jìn)入DMS單元22之前分離。另外，邊緣場(chǎng)效應(yīng)限制對(duì)DMS單元22的接受區(qū)，運(yùn)是因?yàn)槲挥贒MS 的中屯、軸41上方的正離子將更有可能在頂部電極上損失，且位于DMS的中屯、軸41下方的負(fù) 離子將更有可能在底部電極上損失。由于邊緣場(chǎng)的有害效應(yīng)，離子軌跡已在離子進(jìn)入DMS單 元22之前受損。雖然離子軌跡33中的一者能夠恢復(fù)W橫穿DMS單元22，但離子在其進(jìn)入DMS 單元22時(shí)的初始定位歸因于邊緣場(chǎng)的存在而偏離中屯、。如果位于(例如)簾板孔隙19處的離 子流的初始定位在中點(diǎn)線41上方，那么此軌跡也可能會(huì)已通過接觸上部電極而引起不穩(wěn)定 路徑。圖3的建模結(jié)果還證明離子在傳遞通過簾板孔隙之后不久受到不對(duì)稱RF電壓影響，然 而，結(jié)果是到離子的輕微銀齒狀運(yùn)動(dòng)。相較于SV，源于補(bǔ)償電壓的存在的DC場(chǎng)對(duì)離子軌跡產(chǎn) 生大得多的有害效應(yīng)。
[0062] 圖4描繪由本教示體現(xiàn)的DMS設(shè)備50配置的實(shí)例。類似于圖2所描繪的常規(guī)裝置， DMS裝置50含有:離子源噴霧器51，其產(chǎn)生離子流52;簾板53，其含有孔隙54;及平行板電極 55，其形成DMS的分析間隙。然而，DMS裝置50含有額外射流注射器電極56，其定位于簾板53 與平行板電極55之間，在到外殼的入口處。注射器電極56由單個(gè)導(dǎo)電射流注射器板58組成， 單個(gè)導(dǎo)電射流注射器板58與平行板電極55電分離且另外與平行板電極55隔離，例如(舉例 來說）由絕緣材料57，絕緣材料57防止施加到平行板電極55的電壓傳輸?shù)阶⑸淦麟姌O56。射 流電極56含有孔口 59,其可為圓形、狹縫狀或任何合適形狀?？卓?59大體上與離子52的流、 簾板53的開口 54及DMS單元61的入口成一直線，使得從離子噴霧器51傳遞的離子傳遞通過 簾板54的開口、射流電極59的孔口且接著通過DMS單元61的入口。射流電極56可借助于電絕 緣材料57而與DMS平行電極55分離，且密封地接合到DMS電極55,從而防止除了通過孔口開 口61或從DMS單元的出日之外的氣體流入或流出，在平行板電極55下游。替代地，可用靜態(tài) 氣隙部分地替換絕緣材料57,只要射流電極保持密封地接合到DMS電極W防止除了通過射 流注射器孔口 19之外的氣體流入即可。射流電極56中的孔口 59的橫截面區(qū)域62小于位于兩 個(gè)平行板電極55之間的離子路徑的橫截面區(qū)域63。射流注射器電極56可W類似于或不同于 DMS單元的DC電勢(shì)而操作W優(yōu)化到DMS入口中的傳輸。已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，即使射流電極56 中的孔口 62的橫截面區(qū)域低于兩個(gè)平行板電極55之間的離子路徑的橫截面區(qū)域63,且較多 離子將被預(yù)期為撞擊電極56的表面，此配置也引起較多離子流傳輸?shù)紻MS單元中，此是歸因 于離子匯集。即，大量原始離子分布傳輸通過DMS裝置。特定來說，在此實(shí)例中，四個(gè)離子流 傳輸?shù)絾卧?。雖然不希望受到理論約束，但據(jù)信，歸因于射流電極中的此可用孔口傳輸能 力減少(借助于橫截面縮減）的離子損失不僅僅是由行進(jìn)通過孔口的氣體及離子的速度增 加 (歸因于W固定氣體流動(dòng)的橫截面區(qū)域減少)造成，此引起離子經(jīng)歷邊緣場(chǎng)的有害效應(yīng)的 時(shí)間減少。射流注射器DMS配置也改進(jìn)DMS中的離子轉(zhuǎn)移，運(yùn)是由于較強(qiáng)（具有較高線速度） 氣體流動(dòng)用于將離子更多地引導(dǎo)朝向電極組的中屯、W改進(jìn)傳輸。
[0063] 出于更大的澄清起見，當(dāng)參考射流注射器電極56的橫截面區(qū)域62及兩個(gè)平行板電 極55之間的離子路徑的橫截面63區(qū)域時(shí)，所參考的區(qū)域可更容易在圖18中可視化，其中呈 現(xiàn)射流輔助離子注射系統(tǒng)的圖式。由單個(gè)射流注射器板58組成的射流注射器電極56的孔隙 59的橫截面62區(qū)域小于兩個(gè)平行板電極55之間的離子路徑的橫截面區(qū)域63。在兩種情況 下，橫截面區(qū)域?yàn)榇怪庇陔x子流動(dòng)方向70的平面區(qū)域。射流注射器電極56的孔隙59的橫截 面區(qū)域62大體上為圓形，而離子路徑的橫截面區(qū)域63大體上為矩形。兩個(gè)橫截面區(qū)域無需 為相同橫截面形狀。用于將平行板電極55與射流注射器板58分離的絕緣材料57已被切去W 允許內(nèi)部的可視化。圖19中描述另一實(shí)施例，其類似于圖18所描述的實(shí)施例，但如下情形除 夕h孔隙59為狹縫狀，且射流注射器電極56是由頂部注射器板65及底部注射器板66形成。運(yùn) 兩個(gè)板中的每一者由絕緣體材料67彼此分離。W此方式，可跨越兩個(gè)電極產(chǎn)生RF場(chǎng)。兩個(gè)注 射器板(65、66)形成具有狹縫形狀且具有橫截面區(qū)域64的孔口 59的頂部及底部部分。頂部 注射器板及底部注射器板兩者皆具有切口，其一起協(xié)作W形成孔隙59。狹縫64的橫截面區(qū) 域與離子路徑的橫截面區(qū)域63大體上具有相同形狀。也可利用其它孔隙配置。
[0064] 圖5描繪本教示的另一實(shí)施例。我們已發(fā)現(xiàn)，通過跨越射流形成孔隙施加額外周期 性/諧波RF/AC電場(chǎng)，可增加離子注射效率。歸因于朝向射流孔隙的中屯、的離子聚焦(歸因于 RF電場(chǎng)及氣體流動(dòng)的疊加效應(yīng))而發(fā)生此改進(jìn)。此組合致使離子束擠壓到孔口的入口及排 出口處的孔口的中屯、（如圖5所描繪），其中離子束在離開射流注射器電極56后就變得越來 越窄，從而向上引導(dǎo)進(jìn)入分析間隙。
[0065] 在此實(shí)施例中，可通過將聚焦RF電勢(shì)施加到射流電極56上來實(shí)現(xiàn)離子傳輸?shù)纳踔?更多的改進(jìn)，但其在其它方面類似于圖4所描述的實(shí)施例。如圖5所證明，傳輸甚至更多數(shù)目 個(gè)離子(六個(gè)流）。
[0066] 射流注射器板也可由兩個(gè)單獨(dú)電極組成，所述兩個(gè)單獨(dú)電極彼此絕緣W便形成雙 電極系統(tǒng)。此外，可利用=個(gè)或=個(gè)W上電極，其中兩個(gè)或兩個(gè)W上所述電極彼此絕緣。
[0067] 在離開平行板電極55之后，離子可進(jìn)一步輸送到其它裝置W供操縱及/或過濾及/ 或檢測(cè)。在一些實(shí)施例中，簾室具有大體上與外殼的出口成一直線的出口孔隙及允許離子 離開簾室的離子路徑，離子在簾室中可接著傳遞到其它裝置上。此類裝置的示范性實(shí)例包 含檢測(cè)器、質(zhì)量過濾器、質(zhì)譜儀、其它類型的譜儀(例如拉曼或IR)及其它基于遷移的裝置 (例如另一 DMS系統(tǒng)）、高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜儀及離子遷移譜儀裝置。
[0068] 圖6展示比較針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)DMS配置的污染效應(yīng)與針對(duì)射流注射器DMS配置的污染效應(yīng) 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在每一種情況下，將包括未稀釋的漢克緩沖溶液的樣本W(wǎng)~75化/min的速度 直接注入在質(zhì)譜儀上達(dá)約15小時(shí)。漢克緩沖液為具有極高鹽含量的細(xì)胞培養(yǎng)介質(zhì)，且在DMS 電極上留下與氣體流動(dòng)相關(guān)的清晰碎屑圖案。在每一種情況下，使用正交于DMS入口而定向 的AB Sciex化rbo V?離子源來執(zhí)行運(yùn)些實(shí)驗(yàn)。圖6所展示的兩個(gè)電極來自標(biāo)準(zhǔn)DMS單元配 置(頂部邊框)及射流注射器DMS配置(底部邊框）。首先參考標(biāo)準(zhǔn)DMS單元，碎屑?jí)K體的輪廓 已被繪制W便于可視化且碎屑?jí)K體位于DMS入口的下半部上，與噴霧的正交性質(zhì)一致。鑒于 此配置使用密封到孔口的DMS單元來建立沿著所述單元的長(zhǎng)度向下的層流條件，可預(yù)期顯 著信號(hào)損失，此是歸因于顯著分率的離子進(jìn)入接近于單元保持架壁的較低速度區(qū)。相反地， 在使用射流注射器的情況下，碎屑相對(duì)于DMS電極大致居中，且形成與氣體射流一致的圖 案。在此情況下，離子進(jìn)入單元中的最佳位置W供傳輸(即，在單元的軸上）。
[0069] 利用一系列經(jīng)修改的DMS保持架來評(píng)估對(duì)在常規(guī)DMS之前的射流注射器電極的并 入的影響。具有小孔隙的平板被針焊到陶瓷DMS保持架的前部上。相較于用于常規(guī)DMS中的 30mm，DMS電極的長(zhǎng)度為28mm，其用于最小化飛弧效應(yīng)。對(duì)于運(yùn)些實(shí)驗(yàn)，各種孔隙大小從 0.5mm到3.5mmW〇. 25mm增量而變化。射流注射器電極屏蔽離子免受施加到DMS電極的DC電 勢(shì)的影響，且歸因于其密封到保持架中而將氣體束或射流產(chǎn)生到DMS電極的前部中，從而最 小化由離子在邊緣場(chǎng)中所耗費(fèi)的時(shí)間。
[0070]圖7中描繪邊緣場(chǎng)效應(yīng)的一個(gè)實(shí)例，其中比較使用0.5mm射流注射器電極而配置的 DMS與典型DMS系統(tǒng)。此圖證明針對(duì)化合物苯甲酯芽子堿用增加的分離電壓(SV)而獲取的數(shù) 據(jù)。在為零的SV處，與W透明模式操作的DMS-致，針對(duì)W193，043CP S的常規(guī)DMS裝置（圖1或 2所描繪）的信號(hào)比借助于在存在W68，377CPS的0.5mm射流注射器的情況下修改的DMS所觀 察的信號(hào)大僅約2.8倍，盡管入口橫截面區(qū)域在經(jīng)修改的系統(tǒng)中小約20.4倍。
[0071 ]對(duì)于具有常規(guī)DMS配置的此化合物，增加SV會(huì)給予略大于兩倍的信號(hào)提升，從而有 助于恢復(fù)入口邊緣場(chǎng)中損失的信號(hào)。相反地，在借助于射流注射器電極的情況下，經(jīng)修改的 DMS如理論上所預(yù)測(cè)而表現(xiàn)(克雷洛夫EV.化rylov EV.)/'平面與同軸場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷 移譜儀（FAIMS)的比較（Comparison of the Planar and Coaxial Field Asymmetrical Waveform Ion Mobility Spectrometer(FAIMS))"質(zhì)譜儀，2003,225,39-51。），其 中隨著SV增加而未看到信號(hào)增加，此是歸因于由射流形成電極的存在而引起的屏蔽效應(yīng)。 運(yùn)些結(jié)果證明射流注射器電極可提供一種有效地屏蔽離子免受有害邊緣場(chǎng)的影響的方法， 而無論其由在維持于較高電勢(shì)的上游透鏡元件(例如簾板)的存在造成還是由DMS電極之間 的DC偏移（即，CoV)造成。此證明針對(duì)DMS裝置的射流注射器電極入口的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)；電極可屏 蔽DMS單元免受可發(fā)生于DMS入口與維持于高電勢(shì)的上游電極之間的邊緣效應(yīng)的影響，且建 立到DMS的前部中的組合屏蔽及氣體束/射流可提供離子的更有效輸送。
[0072] 圖8展示使用一系列具有Imm的分析間隙寬度的不同DMS配置（其包含常規(guī)DMS裝 置，及13種具有不同孔口大小的不同射流注射器配置)針對(duì)14種化合物的混合物所觀察的 透明模式總離子電流(TIC)的比較。
[0073] 參考圖8,具有僅低于2,000,000邱S的信號(hào)計(jì)數(shù)率的菱形展示W(wǎng)透明模式使用常 規(guī)DMS裝置所獲取的TIC數(shù)據(jù)?？煽闯?，借助于使用射流注射器電極，將射流注射器電極的孔 口大小從0.5mm增加到約2.25mm在信號(hào)方面是有益的，此顯示針對(duì)透明模式的約3X的優(yōu)于 常規(guī)DMS的最大增加。射流注射器電極的直徑的進(jìn)一步增加會(huì)導(dǎo)致信號(hào)縮減，然而，具有 3.5mm的最大射流注射器電極孔口的透明模式TI討目較于常規(guī)DMS裝置(其不具有射流注射 器)顯示高約1.6倍的強(qiáng)度。運(yùn)些數(shù)據(jù)在圖9中針對(duì)混合物成分中的每一者被單獨(dú)地標(biāo)繪，圖 9展示針對(duì)在各種射流注射器電極孔口大小下的混合物的每一成分及針對(duì)常規(guī)DMS的經(jīng)測(cè) 量的MRM強(qiáng)度的標(biāo)繪圖。對(duì)于每一化合物，顯示一系列條塊圖。從左到右，條塊中的每一者對(duì) 應(yīng)于1) W透明模式操作的常規(guī)DMS(無分離電壓及補(bǔ)償電壓），2)使用分離場(chǎng)操作的常規(guī)DMS (~115.5Td )，3) 0.5mm的射流注射器電極，4) 0.75mm的射流注射器電極，5) 1. Omm的射流注 射器電極，6)1.2mm的射流注射器電極，7)1.5mm的射流注射器電極，8)1.778mm的射流注射 器電極，9) 2. Omm的射流注射器電極，10) 2.25mm的射流注射器電極，11) 2.5mm的射流注射器 電極，12)2.75mm的射流注射器電極，13)3. Omm的射流注射器電極，14)3.25mm的射流注射器 電極，15)3.5mm的射流注射器電極。不將分離電壓施加到運(yùn)些電極中的任何者。
[0074] 相較于常規(guī)DMS系統(tǒng)，大多數(shù)射流注射器數(shù)據(jù)點(diǎn)顯示較大信號(hào)計(jì)數(shù)。另外，此證明 針對(duì)DMS所利用的射流注射器入口可提供增加的離子傳輸。
[0075] 如圖10所展示，也使用射流注射器電極修改的DMS裝置來評(píng)估DMS峰值寬度效應(yīng)。 使用各種射流注射器電極孔口大小配置來標(biāo)繪十四種化合物混合物的平均觀察峰值寬度。 關(guān)于未修改的DMS的值為y軸的原點(diǎn)（即，1.68V的半峰全寬(FWHM))。鑒于略微較短的DMS電 極長(zhǎng)度(28mm對(duì)30mm)，可預(yù)期約0.2V的FWHM增加。如圖10所展示，關(guān)于0.5mm射流注射器的 平均FWHM為5.34V，從而證明相對(duì)于未修改的裝置的大量分辨率損失。隨著射流注射器孔隙 增加W匹配于DMS間隙高度（Imm),峰值進(jìn)一步展寬。此時(shí)，經(jīng)修改的DMS響應(yīng)的強(qiáng)度變得接 近于常規(guī)DMS的強(qiáng)度。然而，射流孔隙直徑的進(jìn)一步增加會(huì)導(dǎo)致DMS峰值寬度變窄，且同時(shí)增 加信號(hào)，此是大概歸因于進(jìn)入DMS的前部的氣體射流分布縮減且較小分率的射束實(shí)際地沖 擊入口狹槽。事實(shí)上，當(dāng)射流注射器孔隙增加到3.5mm時(shí)，所觀察的FWHM非常接近于針對(duì)未 修改的裝置的預(yù)期值，盡管事實(shí)是電極短2mm。
[0076] 存在于圖10中的結(jié)果證明DMS的射流注射器電極入口的額外潛在優(yōu)點(diǎn)。通過使用 可改變孔隙的大小的電極，可W類似方式將分辨率與靈敏度之間的有限控制維持到(例如） 第8,084,736號(hào)美國(guó)專利(其W引用的方式并入本文中）中所實(shí)現(xiàn)的控制，而無需提供額外 氣體流動(dòng)(例如節(jié)流閥氣體)或抽吸/真空?？?例如)通過物理地取代不同射流注射器電極 或通過使用虹膜光圈控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)孔隙的大小的改變。虹膜光圈流動(dòng)控制系統(tǒng)在概念上 類似于攝像機(jī)上的透鏡中的控制進(jìn)入攝像機(jī)的光的量的孔隙系統(tǒng)。虹膜系統(tǒng)一般由圍繞流 動(dòng)路徑沿圓周布置的=個(gè)或=個(gè)W上指狀物組成，所述=個(gè)或=個(gè)W上指狀物可移動(dòng)到流 動(dòng)區(qū)域中W阻礙氣體流動(dòng)。一般來說，W復(fù)雜性增加為代價(jià)，所利用的指狀物越多，則所形 成的孔隙就越圓。
[0077] 如圖11及12所證明，在施加~115.5Td的分離場(chǎng)的情況下，使用3.5mm射流注射器 裝置(頂部跡線）所觀察的分辨率類似于使用未修改的DMS裝置（下部跡線）所觀察的分辨 率。圖11展示針對(duì)借助于運(yùn)兩個(gè)裝置的十四種化合物混合物的電離圖的比較，其中已類似 地按比例調(diào)整y軸W證明使用射流注射器(頂部邊框)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)DMS(底部邊框)所觀察的信號(hào) 增益。圖12呈現(xiàn)與圖11中相同的信息，但如下情形除外:數(shù)據(jù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化W證明借助于兩個(gè) 遷移單元觀察到類似分辨率。
[0078] 本文中所描述的修改也可用于使用化學(xué)改性劑來增加分辨率的DMS系統(tǒng)。圖13展 示使用根據(jù)本教示的射流注射器電極的含有氯米帕明及利血平的混合物的兩個(gè)電離圖標(biāo) 繪圖。上部電離圖標(biāo)繪圖是在不使用化學(xué)改性劑的情況下所繪制，而下部電離圖是使用 1.5%的異丙醇化學(xué)改性劑予W獲得，從而證明射流注射器電極對(duì)用于DMS系統(tǒng)的化學(xué)改性 劑的有用性幾乎不產(chǎn)生影響，其展示具有射流注射器的DMS與化學(xué)改性劑一起運(yùn)行。
[0079] 進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)W驗(yàn)證具有從OV到4000V(~132Td)的各種SV設(shè)置的多化合物混 合物的傳輸特性。圖14展示在各種分離電壓下的長(zhǎng)壓定、小築堿、奮乃靜、甲基組胺、下螺環(huán) 酬、脯氨酸、苯甲酯芽子堿、特非那定及利血平的傳輸強(qiáng)度。在每一分離電壓處的第一條塊 是針對(duì)常規(guī)DMS配置，而第二條塊是針對(duì)借助于3.5mm孔隙射流注射器電極而修改的DMS。相 較于未修改的DMS，針對(duì)射流注射器所觀察的增益的范圍為從約1.38X到2. OOX。
[0080] 當(dāng)在高流動(dòng)速率條件下利用時(shí)，也觀察到通過使用本文中的教示的性能改進(jìn)。通 過借助于霧化器輔助電噴霧離子源的W流動(dòng)速率為500uL/min的流動(dòng)注射分析(FIA)來分 析各種化合物，其中針對(duì)化合物中的每一者將源加熱器優(yōu)化到75(TC。將熱交換器并入到簾 板中W將簾氣體/輸送氣體的溫度增加到~150°C。在表1中總結(jié)數(shù)據(jù)W計(jì)算具有每一配置 的五個(gè)注射的平均值。首先比較借助于標(biāo)準(zhǔn)未修改的DMS單元的傳輸與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜儀儀器，取 決于化合物而存在4.5到9.7X的靈敏度縮減。當(dāng)代替地使用射流注射器電極組時(shí)，運(yùn)些損失 平均縮減約為2的因子。
[0083] 表1.針對(duì)不具有DMS的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜儀、具有標(biāo)準(zhǔn)DMS的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜儀及具有射流注射器 DMS的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜儀的FIA結(jié)果。
[0084] 還已發(fā)現(xiàn)，本文中的教示在與展現(xiàn)戲劇性的a行為的化合物一起使用時(shí)具有顯著 益處。具有極睹a曲線的化合物可需要極高補(bǔ)償電壓值W傳輸通過DMS。運(yùn)些化合物將最易 于發(fā)生入口邊緣場(chǎng)問題，尤其在其具有大的低場(chǎng)遷移率的情況下。當(dāng)在存在異丙醇改性劑 的情況下利用時(shí)，運(yùn)些類型的化合物的實(shí)例為脯氨酸及鄉(xiāng)氨酸離子。圖15展示針對(duì)借助于 與射流注射器DMS-起利用的射流注射器電極及未利用具有相同設(shè)置（SV = 3500V，DMO = 60V，簾氣體= 20psi)的射流電極的標(biāo)準(zhǔn)DMS單元的脯氨酸(頂部)及鄉(xiāng)氨酸(底部)所獲取的 電離圖的實(shí)例。在運(yùn)些條件下，其中CoV值相當(dāng)大，射流注射器電極的益處變得顯著。
[0085] 雖然本文中所描述的教示提供對(duì)第8,084,736號(hào)美國(guó)專利(其W引用的方式并入 本文中）中所描述的增加分辨率的方法的替代，但兩種方法并不相互排斥且可W協(xié)同的方 式一起使用W改進(jìn)分辨率。
[0086] S挫為在常規(guī)DMS裝置中具有不良傳輸特性的極低質(zhì)量化合物，且據(jù)信此是部分 地歸因于本文中所描述的DMS裝置的入口邊緣場(chǎng)效應(yīng)的存在及由離子展現(xiàn)的相對(duì)高遷移特 性。W l(kiL/min注入S挫樣本，且將源加熱器優(yōu)化到300°C。圖16的頂部邊框展示針對(duì)此化 合物借助于標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜儀系統(tǒng)所獲取的注入數(shù)據(jù)，從而證明約1.SXlO6CPS的信號(hào)強(qiáng)度。圖16 的中間邊框展示借助于配備有在優(yōu)化條件下操作的常規(guī)DMS單元的質(zhì)譜儀系統(tǒng)所產(chǎn)生的電 離圖，其證明相較于不具有DMS單元的標(biāo)準(zhǔn)儀器的幾乎20X信號(hào)縮減。圖16的底部邊框展示 借助于配備有在各種條件下安裝射流注射器電極的常規(guī)DMS單元的質(zhì)譜儀系統(tǒng)所獲得的電 離圖。不具有額外氣體流動(dòng)的底部邊框中的跡線證明優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)DMS單元裝置的約2.4倍 的改進(jìn)，但在靈敏度方面仍比無DMS的儀器低約8倍。其它兩個(gè)跡線展示使用借助于增加了 化/min及化/min的通過所述裝置的氣體流動(dòng)所分析的射流注射器電極所獲取的數(shù)據(jù)。借助 于射流注射器電極及增加了化/min的氣體流動(dòng)所實(shí)現(xiàn)的信號(hào)強(qiáng)度在標(biāo)準(zhǔn)儀器的約2倍內(nèi)。 此表示優(yōu)于使用未修改的DMS裝置所獲取的數(shù)據(jù)的幾乎10倍的增益。
[0087] 圖17展示使用S挫化合物在500uL/min下WFIA的所執(zhí)行的類似實(shí)驗(yàn)。在使用標(biāo)準(zhǔn) 質(zhì)譜儀裝置的情況下，=挫化合物的峰值區(qū)域?yàn)?66,927個(gè)計(jì)數(shù)(圖17的頂部邊框）。圖17的 中間邊框展示在安裝常規(guī)DMS單元之后的結(jié)果，從而證明由于DMS單元所致的~21 X的靈敏 度縮減。底部邊框展示借助于射流注射器及各種輸送氣體流動(dòng)速率所實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。針對(duì)標(biāo) 準(zhǔn)射流注射器的數(shù)據(jù)展示于(A)跡線中，其中相較于常規(guī)DMS單元，S挫化合物的信號(hào)改進(jìn) 了~2X。（B)、（C)及(D)電離圖證明借助于通過射流注射器的氣體流動(dòng)所獲取的數(shù)據(jù)分別增 加了化/min、化/min及化/min。當(dāng)使用高達(dá)化/min的氣體流動(dòng)增加時(shí)，相較于標(biāo)準(zhǔn)DMS單元 的總信號(hào)增益約為6 X。
[0088] 射流注射器DMS單元與增加的氣體流動(dòng)的組合在高流動(dòng)的情形下對(duì)其它化合物也 有益。表2展示針對(duì)5種不同化合物在500uL/min下進(jìn)行流動(dòng)注射分析的所獲取的數(shù)據(jù)。相較 于先前描述的=挫化合物，運(yùn)些化合物在存在標(biāo)準(zhǔn)DMS單元時(shí)展現(xiàn)較小損失，從而證明相對(duì) 于標(biāo)準(zhǔn)5500下降4.5到9.7X的范圍。射流注射器單元將傳輸改進(jìn)約2倍，然而，增加通過射流 注射器單元的氣體流動(dòng)會(huì)進(jìn)一步將性能改進(jìn)了另外的約2倍。借助于射流注射器及化/min 所實(shí)現(xiàn)的信號(hào)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)儀器下降從1.3到2.OX的范圍，從而證明優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)射流注射器單 元的顯著改進(jìn)。
[0089]
[0090] 表2.使用若干不同分析配置的5種不同化合物的相對(duì)峰值區(qū)域。
[0091] 應(yīng)理解，已出于說明及描述的目的而呈現(xiàn)本文中對(duì)眾多實(shí)施例的描述。其不為窮 盡性的且不希望將所主張的本發(fā)明限于所掲示的精確形式。依據(jù)上文描述而可能得到或可 根據(jù)實(shí)踐本發(fā)明而獲取修改及變化。舉例來說，雖然已特定地掲示射流注射器電極為電極 的實(shí)施例，但應(yīng)了解，當(dāng)使用絕緣體材料W代替射流注射器電極時(shí)，也將存在射流注射器性 質(zhì)及離子在邊緣場(chǎng)內(nèi)所耗費(fèi)的時(shí)間的縮減，但其仍W其它方式含有孔隙且密封地接合到平 行板電極。權(quán)利要求書及其等效物界定本發(fā)明的范圍。另外，也可針對(duì)不包含在DMS單元之 后的低壓區(qū)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)射流注射器的益處。在此情況下，在所述單元后面將不存在抽吸W 將輸送氣體拉過分析儀。相反地，可增加在射流注射器孔隙之前的區(qū)中的壓力W致使輸送 氣體流動(dòng)通過DMS單元。在此情況下，將從前部"推動(dòng)"而非從后部"拉動(dòng)"輸送氣體流動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種差分迀移設(shè)備，其包括： 外殼，其具有入口及出口； 至少兩個(gè)平行板電極，其安置于所述外殼內(nèi)且彼此分離達(dá)固定距離，所述兩個(gè)電極之 間的容積界定離子路徑，離子從所述入口通過所述離子路徑流動(dòng)到所述出口，所述離子路 徑具有垂直于離子流動(dòng)方向的橫截面區(qū)域； 電壓源，其用于將RF及DC電壓提供到所述平行板電極中的至少一者以產(chǎn)生電場(chǎng)，所述 電場(chǎng)用于基于迀移特性而傳遞通過選定離子物種； 漂移氣體供應(yīng)器，其用于供應(yīng)通過所述入口流動(dòng)到所述出口的氣體;及 至少一個(gè)入口電極板，其密封地接合到所述入口，且與所述平行板電極電分離，所述至 少一個(gè)入口電極板具有用于允許離子及所述氣體橫越到所述外殼中的孔隙； 其中所述孔隙的橫截面區(qū)域小于所述離子路徑的橫截面區(qū)域。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分迀移設(shè)備，其中所述設(shè)備以透明模式操作。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分迀移設(shè)備，其中所述至少一個(gè)入口電極板為可移除的。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分迀移設(shè)備，其中所述孔隙包含于虹膜光圈內(nèi)且為可調(diào)整 的以改變通過所述入口的氣體流量。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分迀移設(shè)備，其中所述至少一個(gè)入口電極板與所述平行板 電極電分離，且其中控制器及發(fā)電機(jī)連接到所述至少一個(gè)入口電極板以用于施加 RF聚焦電 勢(shì)及/或DC電勢(shì)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分迀移設(shè)備，其進(jìn)一步包括真空源，所述真空源定位于所述 平行板電極下游。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分迀移設(shè)備，其中所述外殼由界定簾室的簾板環(huán)繞，且所述 簾室與向所述簾室提供簾氣體的簾氣體供應(yīng)器進(jìn)行流體連通，其中所述簾室中的所述簾氣 體變?yōu)樗銎茪怏w供應(yīng)器，所述簾室具有至少一個(gè)孔隙，其允許離子流動(dòng)通過所述至少 一個(gè)孔隙。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分迀移設(shè)備，其中所述孔口為圓形或狹縫狀。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分迀移設(shè)備，其中兩個(gè)電極板密封地接合到所述入口，且所 述兩個(gè)電極板中的每一者與所述平行板電極電絕緣且所述兩個(gè)電極板中的每一者彼此電 絕緣，所述兩個(gè)電極板中的每一者連接到RF源及控制器以用于產(chǎn)生RF聚焦場(chǎng)。10. -種分析差分迀移裝置中的離子的方法，所述裝置具有產(chǎn)生電場(chǎng)的兩個(gè)平行板電 極，所述方法包括： 將離子引入到漂移氣體中且將所述漂移氣體引導(dǎo)朝向所述差分迀移裝置的入口； 隨著所述漂移氣體進(jìn)入所述差分迀移裝置而將所述漂移氣體加速且一旦所述漂移氣 體已進(jìn)入所述差分迀移裝置就將所述漂移氣體減速； 使用所述差分迀移裝置對(duì)所述離子執(zhí)行差分迀移分離;及 檢測(cè)所述離子。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述漂移氣體的所述加速包括將所述漂移氣體 傳遞通過界定于密封地接合到所述平行板的面的一或多個(gè)電極板內(nèi)的孔隙，且通過使所述 漂移氣體在離開所述孔隙后就膨脹來執(zhí)行所述漂移氣體的所述減速，其中所述孔隙的橫截 面小于所述差分迀移裝置的所述入口的橫截面。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述漂移氣體的所述加速還包括在所述兩個(gè)平 行板電極下游應(yīng)用抽吸，所述抽吸是由真空源提供。13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述差分迀移裝置僅使用DC電壓而操作。14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述差分迀移裝置由界定簾室的簾板環(huán)繞，且所 述簾室與向所述簾室提供簾氣體的簾氣體供應(yīng)器進(jìn)行流體連通，其中所述簾氣體變?yōu)榱鲃?dòng) 到所述差分迀移裝置中的所述漂移氣體，且所述簾板具有至少一個(gè)孔隙，其允許離子流動(dòng) 通過所述至少一個(gè)孔隙。15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中將RF聚焦電勢(shì)施加到所述一或多個(gè)電極板以用 于所述離子的聚焦。16. -種差分迀移過濾器設(shè)備系統(tǒng)，其包括： 電離源，其用于產(chǎn)生離子； 簾室，其由至少一個(gè)簾板界定，所述簾板含有簾板孔隙，所述離子流動(dòng)通過所述簾板孔 隙； 簾氣體供應(yīng)器，其與所述簾室進(jìn)行流體連通； 外殼，其安置于所述簾室內(nèi)，所述外殼具有開口及出口，所述開口與出口之間的容積界 定離子路徑，所述離子路徑大體上與所述簾板孔隙成一直線且所述開口與所述簾室進(jìn)行流 體連通； 至少兩個(gè)平行板電極，其安置于所述外殼內(nèi)且在所述離子路徑的任一側(cè)上彼此相對(duì)地 定向且分離達(dá)固定距離； 電壓源及控制器，其用于向所述平行板電極中的至少一者提供RF及DC電壓以產(chǎn)生電 場(chǎng)，所述電場(chǎng)用于基于迀移特性而傳遞通過離子的選定部分； 至少一個(gè)入口電極板，其密封地接合到所述開口，且與所述平行板電極電分離，所述至 少一個(gè)入口電極板具有用于允許離子及所述氣體橫越到所述外殼中的孔隙； 其中所述孔隙的橫截面區(qū)域小于所述離子路徑的橫截面區(qū)域。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的差分迀移過濾器設(shè)備，其中所述入口電極位置包括虹膜光 圈，所述虹膜光圈界定所述孔隙且為可調(diào)整的以改變通過所述開口的氣體流動(dòng)。18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述離子路徑的橫截面區(qū)域經(jīng)界定為所述平行 板電極之間的距離乘所述平行板電極的寬度。19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備僅使用DC電壓而操作。20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中RF控制器及發(fā)電機(jī)連接到所述入口電極板以用 于施加 RF聚焦電勢(shì)。21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括真空源，所述真空源連接于所述兩個(gè)平 行板電極下游，所述真空源用于加速簾氣體流動(dòng)到所述外殼中且通過所述外殼。22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括額外裝置，所述額外裝置可操作地耦合 到所述出口，其中所述額外裝置是選自質(zhì)譜儀、拉曼譜儀、差分迀移譜儀、高場(chǎng)不對(duì)稱波形 離子迀移譜儀及離子迀移譜儀裝置。23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中兩個(gè)入口電極板密封地接合到所述入口，所述兩 個(gè)入口電極板彼此電絕緣，所述入口電極板中的第一者界定第一切口部分且所述入口電極 板中的第二者界定第二切口部分，所述第一切口部分及所述第二切口部分協(xié)作以形成所述 孔隙。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中RF聚焦電勢(shì)從所述第一入口電極板施加到所述 第二入口電極板。
【文檔編號(hào)】B01D59/44GK105916571SQ201480071266
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2014年11月18日
【發(fā)明人】布拉德利·B·施耐德, 托馬斯·R·柯維, 爾欽瓊·那扎羅夫
【申請(qǐng)人】Dh科技發(fā)展私人貿(mào)易有限公司